Wofür werden Thermoelemente verwendet?

Thermoelemente sind Temperatursensoren, die aus zwei Metalllegierungen bestehen. Wenn die beiden Metalle zu einer Verbindung zusammengebracht werden, wird bei Temperaturunterschieden zwischen ihnen eine Spannung erzeugt. Dies ist als Seebeck-Effekt bekannt.

Der deutsche Arzt und Physiker Thomas Johann Seebeck entdeckte den Seebeck-Effekt. Er nahm zwei verschiedene Metalle, von denen eines eine höhere Temperatur hatte als das andere, und stellte eine Reihenschaltung her, indem er sie zu einer Verbindung zusammenfügte. Er stellte fest, dass er in der Lage war, eine Spannung zu erzeugen. Je größer der Temperaturunterschied zwischen ihnen war, desto höher war die erzeugte Spannung, und er stellte fest, dass die Ergebnisse unabhängig von der Form des Metalls waren.

Thermoelemente sind aufgrund ihrer Eigenschaften wie ihrer schnellen Reaktionszeit und ihrer geringen Größe in Wissenschaft und Technik wertvoll. Sie können extreme Temperaturen mit einem Bereich von 270 bis 2.500 Grad Celsius und Fehlern von 0,5 bis 2 Grad Celsius genau messen.

Der Nachteil von Thermoelementen besteht darin, dass die erzeugten Signale nichtlinear sein können und daher sorgfältig kalibriert werden müssen.

Zwei Metalllegierungen werden zusammengebracht, um eine Verbindung zu bilden. Ein Teil der Verbindungsstelle wird auf eine Quelle gelegt, deren Temperatur gemessen werden soll, während das andere Ende über eine Temperaturquelle auf einer konstanten Referenz gehalten wird. Die Temperaturquelle ist normalerweise ein Festkörper-Temperatursensor, obwohl ältere ein Eiswasserbad verwenden.

Ein Faktor bei der Temperaturempfindlichkeit ist die Art der verwendeten Metallkombinationen. Eine Nickel-Nickel-Kombination hat einen Temperaturbereich von -50 bis 1.410 Grad Celsius, während ein Rhenium-Rhenium von 0 bis 2.315 Grad Celsius messen kann. Chromel-Alumel, Kupfer-Konstantan und Eisen-Konstantan sind die häufigsten.

Es gibt mehrere verschiedene Arten. Sie werden nach der maximal messbaren Temperatur, ihrem Einsatzort und ihrer Robustheit klassifiziert. Die häufigsten sind J, K, T und E. Thermoelemente vom Typ J können beispielsweise ohne eine Hülle verwendet werden, die als Mantel bezeichnet wird, obwohl eine solche zur Verlängerung ihrer Lebensdauer empfohlen wird. Thermoelemente vom Typ J können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen nicht genügend freier Sauerstoff vorhanden ist, und können bis zu 760 Grad Celsius messen.

Thermoelemente sind die beliebteste Art von Temperatursensoren. Sie werden als Krankenhausthermometer und in der Diagnoseprüfung von Fahrzeugmotoren eingesetzt. Einige Gasgeräte wie Boiler, Warmwasserbereiter und Öfen verwenden sie als Sicherheitsfunktionen; Wenn die Kontrolllampe aus ist, stoppt das Thermoelement den Betrieb des Gasventils. Sie werden auch als Hilfe bei der Milchpasteurisierung und als Lebensmittelthermometer verwendet. In der Industrie sind sie als Sonden und Sensoren wertvoll.